RU2123717C1 - Electronic voltage stabilizer - Google Patents
Electronic voltage stabilizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2123717C1 RU2123717C1 RU97119678A RU97119678A RU2123717C1 RU 2123717 C1 RU2123717 C1 RU 2123717C1 RU 97119678 A RU97119678 A RU 97119678A RU 97119678 A RU97119678 A RU 97119678A RU 2123717 C1 RU2123717 C1 RU 2123717C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- mains
- voltage
- parallel
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным стабилизаторам напряжения сети переменного тока, 380/220 В, 50 - 60 Гц. The invention relates to electrical engineering, namely to electronic voltage stabilizers for AC mains, 380/220 V, 50-60 Hz.
Известны феррорезонансные стабилизаторы (см.Богданов Д.И., Евдокимов Г. К. Феррорезонансные стабилизаторы, Госэнергоатомиздат, 1958; Федосеев П.Г. Выпрямители и стабилизаторы, Искусство, 1960). Их мощность равна мощности нагрузки, что делает стабилизаторы напряжения такого типа громоздкими и дорогими. В промышленности они применяются для мощности не более 1 кВА. В быту в последнее десятилетие не применяются. Ferroresonant stabilizers are known (see Bogdanov D.I., Evdokimov G.K. Ferroresonant stabilizers, Gosenergoatomizdat, 1958; Fedoseev P.G. Rectifiers and stabilizers, Art, 1960). Their power is equal to the load power, which makes voltage stabilizers of this type bulky and expensive. In industry, they are used for power no more than 1 kVA. In everyday life in the last decade are not applied.
Известны стабилизаторы напряжения на базе автотрансформатора или трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения, переключением отпаек вольтодобавочных обмоток механическим или полупроводниковым коммутатором (см. Сомов В.А. Регулятор напряжения с вольтодобавочными подмагничиваемыми трансформаторами. "Электричество", 1960, N 9). Эти стабилизаторы напряжения применяются только в промышленных сетях, так как коммутатор с большим числом ступеней представляет собой достаточно дорогое и громоздкое устройство, а при малом числе ступеней регулирование оказывается слишком грубым. Known voltage stabilizers based on an autotransformer or a transformer with step-by-step voltage regulation, switching the soldering of voltage boost windings with a mechanical or semiconductor switch (see Somov V.A. Voltage regulator with voltage boosting magnetizable transformers. "Electricity", 1960, No. 9). These voltage stabilizers are used only in industrial networks, since a switch with a large number of steps is a rather expensive and bulky device, and with a small number of steps the regulation is too coarse.
Возможно фазовое, т.е. плавное регулирование внутри ступеней с помощью тиристоров с импульсно-фазовым управлением, однако при этом неизбежны искажения напряжения сети, что не всегда приемлемо. Perhaps phase, i.e. smooth regulation inside the steps using thyristors with pulse-phase control, however, distortion of the mains voltage is inevitable, which is not always acceptable.
Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является электронный стабилизатор напряжения с одной ступенью и фазовым регулированием внутри ступени (см.авт. св. СССР N 1473004, кл. H 02 J 3/12, 1989) принятый за прототип. The closest device of the same purpose to the proposed invention for all the features is an electronic voltage regulator with one stage and phase regulation inside the stage (see aut. St. USSR N 1473004, class. H 02 J 3/12, 1989) adopted as a prototype.
Упрощенная схема прототипа приведена на фиг.1 и содержит в силовой части вводной автоматический выключатель 1, включенный между питающей сетью и стабилизатором, вольтодобавочный трансформатор 2 с первичной обмоткой 3, подключенный через реверсирующий мост из контактов 4, 5, 6, 7 электромагнитного реле 8 и регулирующий ключ в составе двух встречно-параллельно включенных тиристоров 9, 10 к питающей сети. Вторичная обмотка 11 вольтодобавочного трансформатора 2 включена последовательно между сетью и нагрузкой 12. Система управления содержит блок питания 13, подключенный входом к питающей сети, а соответствующими выходами к входу полупроводникового реле 14, выход которого соединен с катушкой электромагнитного реле 8, к питающему входу Uп системы импульсно-фазового управления 15, к эталонному входу Uэ компаратора 16, второй вход которого Uс подключен к нагрузке 12. Управляющие выходы системы импульсно-фазового управления 15 связаны с управляющими входами тиристоров 9, 10.A simplified diagram of the prototype is shown in figure 1 and contains an input circuit breaker 1 connected between the mains and the stabilizer, a boost-
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве происходит искажение напряжения сети при фазовом регулировании. For reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known device adopted for the prototype, is that in the known device there is a distortion of the voltage during phase regulation.
Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство обеспечивает высокую частоту модуляций с фильтрацией импульсов напряжения "вольтодобавки" конденсатором малой емкости, а также за счет индуктивности рассеяния трансформатора 2, что позволяет исключить искажение напряжения сети. The technical result consists in the fact that the proposed device provides a high frequency of modulations with the filtering of voltage pulses of the voltage boost by a small capacitor, as well as due to the scattering inductance of
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве, содержащем в силовой части вводной автоматический выключатель, включенный между питающей сетью и стабилизатором, вольтодобавочный трансформатор, подключенный первичной обмоткой через реверсирующий мост из четырех контактов электромагнитного реле и регулирующий ключ из двух встречно-параллельно включенных полупроводниковых элементов к питающей сети, а вторичная обмотка упомянутого вольтодобавочного трансформатора включена последовательно между сетью и нагрузкой, а также систему управления в составе блока питания, подключенного входом к питающей сети, а соответствующими выходами к входу полупроводникового реле, питающего катушку упомянутого электромагнитного реле, и к эталонному входу компаратора, второй вход которого подключен к нагрузке, а также систему управления регулирующим ключом, параллельно сети и нагрузке включены фильтровые конденсаторы, упомянутый регулирующий ключ представляет собой два встречно-параллельно включенных регулирующих транзистора, а параллельно первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора с последовательно включенным в ее цепь датчиком тока включены встречно-параллельно два шунтирующих транзистора, при этом базы регулирующих транзисторов через логические ключи подключены к соответствующим выходам широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с выходом упомянутого компаратора, а к управляющим входам упомянутых логических ключей подключены соответствующие выходы логической схемы, один вход которой через блок выделения модуля соединен с упомянутым датчиком тока, второй вход подключен к зажимам питающей сети, а базы шунтирующих транзисторов присоединены к двум соответствующим выходам датчика напряжения, вход которого подключен параллельно упомянутому регулирующему ключу. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a device containing an input circuit breaker connected between the supply network and the stabilizer, a boost transformer connected by a primary winding through a reversing bridge of four contacts of an electromagnetic relay and a control key of two counter-parallel included semiconductor elements to the supply network, and the secondary winding of the aforementioned boost transformer is turned on between the mains and the load, as well as the control system as part of the power supply connected to the input to the mains, and the corresponding outputs to the input of the semiconductor relay that feeds the coil of the electromagnetic relay, and to the reference input of the comparator, the second input of which is connected to the load, and a control key control system, filter capacitors are included in parallel to the mains and the load, the said control key consists of two counter-parallel control transistors, and pa Along with the primary winding of the booster transformer with a current sensor connected in series to its circuit, two shunt transistors are connected in parallel, while the base of the control transistors are connected via logic keys to the corresponding outputs of the pulse-width modulator, the input of which is connected to the output of the aforementioned comparator, and to the control inputs of the mentioned logical keys, the corresponding outputs of the logical circuit are connected, one input of which is connected to a current sensor, a second input connected to the mains terminals and the base of shunt transistors are connected to two respective outputs of the voltage sensor, the input of which is connected in parallel to said regulating key.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the set of essential features of the analogue made it possible to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением, обусловленной ее наличием функций и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- the addition of a known means by any known part, attached to it according to known rules to achieve a technical result, in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part of the tool with the simultaneous exclusion due to its presence of functions and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of weight, size, etc.);
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them.
Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of the indicated features on the technical result is known, and new values of these signs or the relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
На чертежах представлено: на фиг.2 - схема заявленного устройства, на фиг. 3 - диаграммы напряжения сети и тока нагрузки (Uс, iн), напряжений на выходе ШИМ (Uшим), вторичной обмотки трансформатора без сглаживания (ΔU), результирующего без сглаживания (Uc + ΔU), результирующего после сглаживания (Uc + ΔUсгл).
Устройство содержит вводной автоматический выключатель 1, включенный между питающей сетью и стабилизатором, вольтодобавочный трансформатор 2 с первичной обмоткой 3, подключенной через реверсирующий мост из контактов 4, 5, 6, 7 электромагнитного реле 8 и регулирующий ключ в составе двух встречно-параллельно включенных регулирующих транзисторов 9, 10 к питающей сети. Вторичная обмотка 11 вольтодобавочного трансформатора 2 включена последовательно между питающей сетью и нагрузкой 12. Система управления стабилизатором состоит из блока питания 13, подключенного входом к питающей сети, нестабилизированным выходом к входу полупроводникового реле 14, а эталонным, т. е. стабилизированным, выходом - к катушке электромагнитного реле 8. Кроме того, в состав системы управления входят два логических ключа 15, 16, включенные между соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора 17 и базами регулирующих транзисторов 9, 10. К управляющим входам ключей 15, 16 подключены соответствующие выходы логической схемы 18, один вход которой включен на напряжение сети, а второй подключен к выходу датчика тока 19, включенного в цепь первичной обмотки 3 трансформатора 2. К входу широтно-импульсного модулятора 17 присоединен выход компаратора 20, входы которого подключены соответственно один к эталонному выходу блока питания 13, а другой - к нагрузке. Первичная обмотка 3 трансформатора 2 вместе с последовательно включенным в ее цепь датчиком тока 19 зашунтирована двумя встречно-параллельно включенными шунтирующими транзисторами 21, 22, базы которых подключены к соответствующим выходам датчика напряжения 23, вход которого подключен параллельно регулирующим транзисторам 9. 10. Конденсатор 24 включен параллельно питающей сети, а конденсатор 25 - параллельно нагрузке.The drawings show: FIG. 2 is a diagram of the claimed device, FIG. 3 - voltage diagram and the load current (U c, i n), voltages at the output PWM (U PWM), the secondary winding of the transformer without smoothing (ΔU), the result without smoothing (U c + ΔU), resulting after smoothing (U c + ΔU ch .).
The device contains an input circuit breaker 1 connected between the mains and the stabilizer, a boost-
Работа устройства осуществляется следующим образом. Пусть включен автоматический выключатель 1 и на стабилизатор подано напряжение меньше номинального. Тогда сигнал, равный Uс (фиг.2), с блока питания 13 также ниже уровня срабатывания полупроводникового реле 14, соответственно остается выключенным реле 8 и контакты 5, 6 замкнуты. В этом случае трансформатор 2 включен как вольтодобавочный, т.е. к напряжению питающей сети Uс добавляется напряжение вторичной обмотки 11 трансформатора. Пусть к рассматриваемый момент времени Uс имеет плюс на верхнем зажиме нагрузки 12. Назовем этот полупериод "положительным". В этом случае на один вход логической схемы 18 поступает "положительный" сигнал напряжения сети и нулевой сигнал тока в первичной обмотке 3 трансформатора 2. В то же время через датчик напряжения 23 отперт транзистор 22 и обмотка 3 закорочена, поэтому все напряжение сети Uс приложено к нагрузке. Положительный сигнал напряжения и нулевой сигнал тока формируют логическую единицу на управляющем входе ключа 15, и первый же импульс с широтно-импульсного модулятора приходит на базу транзистора 9, отпирая его. При этом напряжение на транзисторе 9 падает практически до нуля, транзистор 22 запирается и все напряжение сети Uс оказывается приложенным к первичной обмотке 3 трансформатора 2. На вторичной обмотке 11 этого трансформатора появляется напряжение, складывающееся с напряжением сети. Результирующее напряжение Uн, усредненное конденсатором 25 и не показанным для простоты выделителем модуля, также имеющим конденсатор на выходе, сравнивается с эталонным напряжением Uэ с блока питания 13. Если Δ = Uэ - Uн > 0, т.е. если напряжение сети меньше номинального, импульсы, поступающие с блока 17, т.е. с ШИМ, расширяются, увеличивая среднее напряжение вольтодобавки, в противном случае импульсы с ШИМ сжимаются, т.е. сигнал с компаратора 20 определяет скважность ШИМ. В отрицательный полупериод схема работает аналогично описанному с той лишь разницей, что отперт ключ 16, а обмотка 3 периодически закорачивается транзистором 21. Поскольку логическая схема 18 выполняет простейшую функцию суммирования и реализуется на типовых триггерах, элементах И, ИЛИ, она для простоты обозначена лишь структурно. Заметим также, что "положительный" и "отрицательный" такты работы схемы могут смещаться в зависимости от характера нагрузки 12: при индуктивной нагрузке точка перехода синусоиды тока через нуль смещается вправо (фиг.3) и соответственно смещается момент отпирания логических ключей 15 и 16. Конденсатор 24 служит для компенсации входной индуктивности.The operation of the device is as follows. Let the circuit breaker 1 be turned on and the voltage stabilized below the rated voltage. Then the signal equal to U with (figure 2) from the
Если напряжение сети превысит номинальное значение, включатся реле 14 и 8. Разомкнутся контакты 5, 6 и замкнутся контакты 4, 7. Обмотка 11 трансформатора 2 становится вольтодобавочной. Таким образом, стабилизатор выполняет свою функцию при колебаниях напряжения сети как вниз, так и вверх от номинального. Поскольку частота модуляции может быть достаточно высокой, например 10 - 12 кГц, фильтрация импульсов напряжения "вольтодобавки" (ΔU) на фиг. 3) труда не представляет и осуществляется конденсатором 25 малой емкости, а также за счет индуктивности рассеяния трансформатора 2, который рассчитан на 50 - 60 Гц, т.е. является типовым понижающим трансформатором. Необходимо однако отметить, что в данном случае трансформатор работает попеременно в двух режимах: в режиме автотрансформатора, когда он подключен к сети, и в режиме трансформатора тока, когда первичная обмотка 3 закорочена транзистором 21 или 22. В первом режиме ток транзисторов и первичной обмотки равен току намагничивания, что является дополнительным преимуществом схемы, а высокая частота модуляции позволяет избавиться от искажений, т.е. выполнить поставленную задачу. Полупроводниковое реле 14 необходимо для обеспечения высокого коэффициента возврата, т.е. нужной точности срабатывания реле 8. If the mains voltage exceeds the nominal value,
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в электротехнике:
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in electrical engineering:
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119678A RU2123717C1 (en) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | Electronic voltage stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119678A RU2123717C1 (en) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | Electronic voltage stabilizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2123717C1 true RU2123717C1 (en) | 1998-12-20 |
RU97119678A RU97119678A (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20199420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119678A RU2123717C1 (en) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | Electronic voltage stabilizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2123717C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487391C2 (en) * | 2009-01-20 | 2013-07-10 | Майунг Хван ЛИ | Automatic voltage regulator and toroidal transformer |
-
1997
- 1997-11-17 RU RU97119678A patent/RU2123717C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487391C2 (en) * | 2009-01-20 | 2013-07-10 | Майунг Хван ЛИ | Automatic voltage regulator and toroidal transformer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI75513C (en) | STROEMKAELLA FOER LJUSBAOGSVETSNING. | |
US5119013A (en) | Switching regulator with multiple isolated outputs | |
US4959591A (en) | Rectifier-inverter circuit with low harmonic feedback, particularly for operation of fluorescent lamps | |
US5371439A (en) | Electronic ballast with lamp power regulation and brownout accommodation | |
US5172308A (en) | DC-DC converter with transformer having a single secondary winding | |
CA2463015A1 (en) | Method for varying the power consumption of capacitive loads | |
KR950015946A (en) | Circuit Arrangement to Cause Output DC Voltage from Sinusoidal Input AC Voltage | |
Kathiresan et al. | Novel high-power nonresonant multichannel LED driver | |
US5319534A (en) | Series-parallel active power line conditioner utilizing reduced-turns-ratio transformer for enhanced peak voltage regulation capability | |
RU2123717C1 (en) | Electronic voltage stabilizer | |
EP1374380A1 (en) | Dc-dc converter. | |
CN112075019B (en) | Buck matrix rectifier with boost switch and operation during one phase loss | |
RU2223590C1 (en) | Bridge inverter | |
SU1661737A1 (en) | Alternative viltage regulator | |
RU2178234C1 (en) | Secondary power supply | |
JP4534354B2 (en) | DC-DC converter | |
RU2140665C1 (en) | Electronic voltage stabilizer | |
RU2210852C1 (en) | Single-phase bridge-type transistor inverter with inverse diode bridge | |
RU2131640C1 (en) | Secondary power supply | |
SU936549A1 (en) | Arc discharge supply unit | |
SU1267557A1 (en) | Stabilized secondary electric power source | |
SU1111139A1 (en) | Ac voltage pulse stabilizer | |
SU1705985A1 (en) | Regulated dc voltage converter | |
KR100440393B1 (en) | 3 Phase Step Down AC Regulator | |
JPH0537290Y2 (en) |